聚甲醛装置技术问答

本书立足聚甲醛产业全链条，系统梳理了其合成工艺、改性技术、加工装备及工程应用的进展。

聚甲醛（POM）作为世界五大通用工程塑料之一，以其优异的力学性能、耐磨性、耐化学性及尺寸稳定性，被誉为“超钢”或“赛钢”。应用领域已从传统机械制造延伸至汽车、电子、医疗、3D打印、机器人等新兴领域，成为支撑高端制造的核心材料。随着国内煤化工产业的快速发展，聚甲醛的规模化生产与技术创新已成为我国材料工业升级的重要方向。本书以问答的形式详细介绍了聚甲醛装置操作人员应知应会的基本原理.操作技术.分析和处理生产事故的基本方法。主要内容包括：甲醛真空浓缩.甲醇脱除和稀甲醛加压浓缩，三聚甲醛合成反应.精馏.结晶及分离.碱液萃取.精馏提纯，二氧五环合成反应.碱萃取.精馏及碱液再生，聚合反应.研磨和粒料干燥.助剂添加.造粒脱气反应.真空系统和吸收精馏，仪表.泵和冷换设备.环保和清洁生产。 本书立足聚甲醛产业全链条，系统梳理了其合成工艺.改性技术.加工装备及工程应用的最新进展。全书以“理论实践”为框架，既涵盖聚甲醛的分子结构.结晶行为.热稳定机理等基础理论，又深入解析了均聚与共聚工艺的技术要点。

张可伟，中石化化工事业部热电副经理，中石化第七批援疆干部，现担任新建兵团新材料科技有限公司董事长，设备高级工程师。曾发表《催化裂化装置沉降器防结焦技术》《催化裂化典型故障100例》等。

第1章 甲醛浓缩的原理 1


1.1 什么是甲醛真空浓缩？ 1


1.2 什么是甲醇脱除？ 2


1.3 什么是稀甲醛加压浓缩？ 2


第2章 三聚甲醛的生产原理 3


2.1 三聚甲醛合成的原理是什么？ 3


2.2 三聚甲醛精馏的原理是什么？ 4


2.3 三聚甲醛结晶及分离的原理是什么？ 5


2.4 三聚甲醛碱液萃取的原理是什么？ 6


2.5 三聚甲醛精馏提纯的原理是什么？ 6


第3章 二氧戊环的生产原理 7


3.1 二氧戊环合成的原理是什么？ 7


3.2 二氧戊环萃取的原理是什么？ 8


3.3 二氧戊环精馏的原理是什么？ 8


3.4 二氧戊环碱液再生的原理是什么？ 8


第４章 聚合反应 10


4.1 聚合反应原理是什么？ 10


4.2 聚合反应原料是什么？ 12


4.3 研磨干燥的工艺原理是什么？ 17


第5章 造粒脱气反应 19


5.1 什么叫造粒脱气反应？ 19


5.2 添加剂种类和作用是什么？ 19


5.3 什么是粒料脱除？ 21


第6章 聚甲醛相关基础知识 22


6.1 什么是聚甲醛？ 22


6.2 均聚甲醛和共聚甲醛的区别是什么？ 22


6.3 聚甲醛的生产工艺有哪些？ 23


6.4 银催化氧化法制备甲醛技术原理是什么？ 23


6.5 甲醛反应中银催化剂的铺装有什么影响？ 24


6.6 甲醛生产方法根据催化剂的不同分为银法和铁钼法两种，这两种方法


有什么区别？ 24


6.7 铁杂质对银催化剂有何影响？ 25


6.8 甲醛反应温度条件是什么？ 25


6.9 银法甲醛生产工艺影响反应温度的因素有哪些？ 25


6.10 影响催化剂转化率的因素有哪些？ 25


6.11 三聚甲醛可溶酸液相合成法机理是什么？ 25


6.12 聚甲醛的分子结构是怎样的？ 26


6.13 聚甲醛生产中的一些辅助材料及其作用是什么？ 26


6.14 三聚甲醛合成反应的催化机理是怎样的？ 26


6.15 甲醛浓度对三聚甲醛合成反应有什么影响？ 27


6.16 催化剂浓度对三聚甲醛合成反应有什么影响？ 27


6.17 三聚甲醛反应器中反应杂质的含量对反应有什么影响？ 27


6.18 三聚甲醛的主要理化性质是什么？ 27


6.19 硫酸的主要理化性质是什么？ 28


6.20 氢氧化钠的主要理化性质是什么？ 28


6.21 二氧戊环的主要理化性质是什么？ 29


6.22 乙二醇的主要理化性质是什么？ 29


第7章 聚甲醛相关生产技术 30


7.1 甲醛浓缩单元相关生产技术 30


7.1.1 蒸汽管网建立过程中蒸汽凝液过剩如何处理？ 30


7.1.2 蒸汽冷凝器对空管向外喷水汽如何处理？ 30


7.1.3 甲醛真空蒸发器进料量波动如何处理？ 30


7.1.4 浓甲醛密封罐甲醛浓度指标偏离如何调整？ 31


7.1.5 造成甲醛真空蒸发器真空波动可能的原因是什么？ 31


7.1.6 甲醇回收塔的塔釜液中甲醇浓度太高，如何处理？ 31


7.1.7 甲醇回流罐中甲醇浓度太高，如何处理？ 31


7.1.8 加压蒸馏塔的进料和塔釜甲醛液pH值不正常，如何调整？ 32


7.1.9 加压蒸馏塔的塔釜液甲醛超标，如何调整？ 32


7.1.10 甲醛回收塔中甲醛超标如何处理？ 32


7.2 三聚甲醛单元相关生产技术 33


7.2.1 浓甲醛泵出口管线堵塞，如何处理？ 33


7.2.2 三聚甲醛合成反应器中甲醛浓度太低，如何调整？ 33


7.2.3 三聚甲醛合成反应器中硫酸浓度太低，如何调整？ 33


7.2.4 在合成蒸馏塔的气体馏分中，三聚甲醛浓度低，如何处理？ 33


7.2.5 脱轻组分塔顶部气相中，甲酸、甲酸甲酯浓度高，如何处理？ 34


7.2.6 三聚甲醛提浓塔气相中三聚甲醛浓度低，如何处理？ 34


7.2.7 三聚甲醛提浓塔塔釜液中三聚甲醛浓度高，如何处理？ 34


7.2.8 开车过程中三聚甲醛结晶器的三聚甲醛晶体浓度低，如何操作？ 35


7.2.9 开车过程中三聚甲醛结晶器中的三聚甲醛晶体浓度高，如何操作？ 35


7.2.10 三聚甲醛脱水塔的顶部三聚甲醛浓度太高，如何调整？ 36


7.2.11 三聚甲醛脱水塔的底部产物中水含量太高，如何调整？ 36


7.2.12 离心机有哪几大联锁？分别是什么？ 36


7.2.13 离心机轴封泄漏，如何处理？ 36


7.2.14 离心机转速下降、振值高，如何处理？ 37


7.2.15 三聚甲醛提纯塔的底部产物中水含量太低，如何处理？ 37


7.2.16 三聚甲醛提纯塔反应不好，蒸汽阀位逐步开大，如何处理？ 37


7.2.17 三聚甲醛精制塔的塔顶组分中，三聚甲醛甲醛浓度太高，


如何调整？ 38


7.2.18 三聚甲醛精制塔的塔底水含量超标，如何处理？ 38


7.3 二氧戊环单元相关生产技术 39


7.3.1 二氧戊环合成反应器转化率下降，如何处理？ 39


7.3.2 二氧戊环蒸馏塔冷凝器放空管线堵，如何处理？ 39


7.3.3 二氧戊环蒸馏塔塔顶甲醛浓度太高，如何处理？ 39


7.3.4 三聚甲醛冷却器出口管线堵塞，如何处理？ 40


7.3.5 三聚甲醛悬浮液输送泵堵塞如何处理？ 40


7.3.6 二氧戊环提纯塔的塔顶气相甲酸、甲醛浓度太高，如何调整？ 40


7.3.7 二氧戊环精制塔的塔釜液中水浓度太高，如何调整？ 40


7.3.8 二氧戊环单元系统压力波动大，如何调整？ 41


7.3.9 二氧戊环单元系统压力高，如何处理？ 41


7.3.10 碱液再生蒸发器蒸发后NaOH浓度低，如何调整？ 42


7.4 聚合单元相关生产技术 42


7.4.1 高位槽为什么推荐低液位运行？ 42


7.4.2 二氧戊环、催化剂、甲缩醛储槽为什么使用-11℃水保存？ 42


7.4.3 三聚甲醛高位槽本体和气液相管线为什么用75℃水做夹套？ 42


7.4.4 三聚甲醛高位尾气吸收加脱盐水的作用是什么？ 42


7.4.5 精三聚甲醛储罐设置两台的作用有哪些？ 43


7.4.6 聚合原料高位储槽顶部通入少量N2的原因是什么？ 43


7.4.7 聚合物进料混合器的作用是什么？ 43


7.4.8 影响聚合物熔融指数的因素有哪些？ 43


7.4.9 聚合物下料输送器设置140℃保温的目的是什么？ 43


7.4.10 配制终止剂需要注意的问题有哪些？ 44


7.4.11 终止剂泵启动和停止的最佳时间是什么？ 44


7.4.12 研磨氮气回路中设置O2分析仪的作用是什么？ 44


7.4.13 研磨回收三聚甲醛槽中的甲醛和三聚甲醛浓度高的原因有哪些？ 44


7.4.14 影响聚合物干燥器达到理想干燥脱除的要素有哪些？ 45


7.4.15 研磨吸收过滤器经常堵塞的原因有哪些？ 45


7.4.16 氮气鼓风机出口流量低的原因是什么？ 45


7.4.17 聚合物加料器料位高的原因有哪些？ 45


7.4.18 配制添加助剂现场和中控需要注意的事项有哪些？ 46


7.4.19 造粒脱气反应机的稳定脱除需要哪些条件？ 46


7.4.20 助剂的种类及作用有哪些？ 46


7.4.21 聚合机工艺温度控制的重要性体现在哪里？如何实现精准控温？ 46


7.4.22 引起聚合机爆聚、机头堵料的现象有哪些？原因有哪些？ 47


7.4.23 聚合物粉料采用塔盘式塞流干燥器的作用是什么？ 47


7.5 造粒单元相关生产技术 48


7.5.1 造粒脱气反应机出来的粒料发黄、有黑料的原因有哪些？ 48


7.5.2 真空系统始终建不起来怎么办？ 49


7.5.3 3#脱气吸收塔尾气吸收塔压力高，降不下来怎么办？ 49


7.5.4 稀甲醛储槽内甲醛及甲醇含量高的原因是什么？ 49


7.5.5 空气加热器AB温度升不起来的原因是什么？ 50


7.5.6 聚合物干燥器底部温度低的原因及处理方法是什么？ 50


7.5.7 尾气吸收塔淹塔的现象有哪些？如何处理？ 50


7.5.8 造粒机造粒脱气反应机温度波动的原因有哪些？ 51


7.5.9 研磨干燥系统氧含量居高不下的原因有哪些？ 51


7.5.10 聚合机电流波动大，加料泵出口压力波动如何操作？ 51


7.5.11 聚合物干燥器AB操作的关键点有哪些？ 51


7.5.12 切粒机的操作重点有哪些？ 52


7.5.13 造粒厂房日常巡检的重点项目有哪些？ 52


7.5.14 聚合物干燥器操作的注意事项有哪些？ 53


7.5.15 聚合反应为什么选择双螺杆挤出机？ 53


7.5.16 强酸碱反应催化剂为什么选择搪瓷反应器？ 54


7.5.17 聚合工艺中密相输送的优势有哪些？ 55


7.5.18 聚合机电流的控制要注意什么？ 57


7.5.19 撞击式研磨机电流的控制有哪些项目？ 58


7.5.20 粉料仓底部设计成偏心锥体的原因是什么？ 58


7.5.21 影响聚合反应转化率的因素有哪些？ 58


7.5.22 反冲洗过滤器操作维护项目有哪些？ 59


7.5.23 甲酸、甲酸甲酯蒸馏塔塔底温度升不起来的原因有哪些？ 60


7.5.24 影响三聚甲醛结晶器效率的因素有哪些？ 60


7.5.25 影响二氧戊环萃取塔效率的因素有哪些？ 60


7.5.26 甲缩醛和丁缩醛的区别是什么？ 61


7.5.27 聚合物加料器的运行逻辑及重要性是什么？ 62


7.5.28 原料中微量碱性物质的影响是什么？ 63


第8章 聚甲醛加工相关技术 64


8.1 热塑性塑料和热固性塑料有什么区别？ 64


8.2 不同熔融指数的共聚甲醛产品，产品牌号及相应性能有什么区别？ 64


8.3 未来聚甲醛市场应用和需求量怎样？ 65


8.4 聚甲醛从中端到高端需要突破哪些技术壁垒？ 67


8.5 聚甲醛茂金属催化剂理论知识是什么？ 70


8.6 超临界CO2萃取（去除低分子量甲醛）技术是什么？ 72


8.7 生物基POM （开发甲醛替代单体） 73


8.8 聚甲醛注塑银纹问题的系统性解决方案是什么？ 76


8.9 高流动性聚甲醛材料开发技术（熔指>50g10min）有哪些内容？ 78


8.10 包装控制系统常见故障及处理方法是什么？ 79


8.11 包装机运行中常见故障处理对策是什么？ 82


第９章 聚甲醛性能测试与评估 85


9.1 成品聚甲醛熔融指数如何测定？ 85


9.2 成品聚甲醛性能中色度如何检验？ 86


9.3 聚甲醛性能测试中冲击强度如何检验？ 86


9.4 聚甲醛熔融指数测试结果出现不稳定的原因是什么？ 86


9.5 可能会导致聚甲醛性能测试中拉伸与冲击强度不达标的原因是什么？ 87


9.6 在成品聚甲醛性能测试中水分对测试结果有何干扰？ 87


9.7 在成品聚甲醛性能测试中出现翘曲变形的原因是什么？ 87


9.8 性能测定所用仪器校准不足可能会出现什么后果？ 87


9.9 测试中操作流程不规范会造成什么后果？ 88


9.10 聚甲醛断裂伸长率的检验方法是什么？ 88


9.11 聚甲醛样品预处理不当会造成什么后果？ 89


9.12 熔融指数测定中同一批次样品测试结果离散性大的原因是什么？ 89


9.13 熔体流动前出现长时间延迟，测试数据波动大，尤其是初始阶段。


出现这一现象的原因是什么？ 89


9.14 可以通过什么措施提高聚甲醛熔融指数测试的准确性和重复性，


减少因操作或材料特性导致的误差？ 89


9.15 拉伸强度测定中出现拉伸断裂位置集中在样条边缘或缺陷处


而非均匀段的原因是什么？ 89


9.16 吸湿性对力学性能有何影响？ 89


9.17 测试速度与夹具对测试结果有何影响？ 90


9.18 万能试验机未按时定期校准会引起哪些问题？ 90


9.19 环境温度的变化是否会对样品分析产生干扰？ 90


9.20 聚甲醛性能测试与评估依据的标准有哪些？ 90


第10章 聚甲醛关键设备的操作和维护 91


10.1 聚合机结构是怎样的？如何操作和维护？ 91


10.2 聚合物干燥器结构是怎样的？如何操作和维护？ 92


10.3 造粒脱气反应机结构是怎样的？如何操作和维护？ 94


10.4 离心风机如何操作和维护？ 95


10.5 搪瓷反应器结构是怎样的？操作注意事项是什么？ 95


10.6 石墨换热器的优点是什么？注意事项是什么？ 96


10.7 板式换热器的特点是什么？注意事项是什么？ 97


10.8 精馏塔的基本原理是什么？注意事项是什么？ 98


10.9 萃取塔的结构特点是什么？操作注意事项是什么？ 98


第11章 聚甲醛装置危险化学品 100


（一）甲醇 100


（二）天然气 101


（三）磷酸 102


（四）硫化氢 103


（五）硫酸 105


（六）氢氧化钠 106


（七）盐酸 107


（八）三氟化硼醋酸丁酯 108


（九）甲醛 109


（十）甲酸 111


（十一）乙二醇 112


（十二）三乙醇氨 113


（十三）三聚甲醛 115


（十四）三聚氰胺 116